Spritzgießen
– ist das mit am häufigsten verwendete Verarbeitungsverfahren von Kunststoffen. Kleinstbauteile bis hin zu großen Kunststoffformteilen lassen sich so direkt verwertbar in hoher Stückzahl kostengünstig herstellen.
Dabei wird der Kunststoff in der Spritzgießmaschine aufgeschmolzen und unter hohem Druck in ein formgebendes Werkzeug gespritzt. Faktoren, die den Verarbeitungsprozess beeinflussen und somit auch die Verarbeitbarkeit und Qualität der Materialien und Produkte, sind in der folgenden Abbildung dargestellt. Im Rahmen des Projekts wurden die benannten Einflussfaktoren für die Biokunststoffe untersucht.
Materialien
Bei den im Kapitel Spritzgießen untersuchten Biokunststoffen handelt es sich um kommerziell erhältliche Biokunststoffe mit entsprechender Marktrelevanz. Die untersuchten Materialien sind in Tabelle 1 aufgeführt.
| Materialklasse | Hersteller | Typ |
|---|---|---|
| PLA | NatureWorks | Ingeo 3251D |
| PLA | NatureWorks | Ingeo 6202D |
| PLA | NatureWorks | Ingeo 3052D |
| PLLA | Zhejiang Hisun Biomaterials | Revode 190 |
| PBS | Showa Denko | Bionnolle 1020MD |
| Bio-PA 6 | Evonik | Vestamid Terra HS16 |
| Bio-PE-Compound | Jelu | WPC Bio PE H50-500-20 |
| PLA-Compound | Jelu | WPC Bio PLA H60-500-14 |
| PHB | Metabolix | Mirel P1004 |
| Bio-PE | FKuR | Terralene HD 3505 |
Zusammenfassung
Die untersuchten Biokunststoffe sind kommerziell verfügbar und weisen für den Bereich Spritzgießen meist vergleichbare Verarbeitungseigenschaften wie ihre erdölbasierten Gegenstücke auf. Wichtig ist, dass die Werkzeugauslegung und die Verarbeitungseigenschaften des neuen Werkstoffes mit den petrobasierten Vorgängern kompatibel sind. Maßgeblich für die optimale Verarbeitung von Biokunststoffen ist zudem die Wahl der korrekten Prozessparameter (insbesondere Temperaturen), da einige Biokunststoffe ein etwas kleineres Prozessfenster haben. Grund dafür ist die sensiblere Reaktion auf thermische Belastungen gegenüber herkömmlichen Kunststoffen. Auch in den weiterführenden Untersuchungen zur Maschinengängigkeit und in Bezug auf den Einsatz einer Standardschnecke zeigten die untersuchten Biokunststoffe eine gute Verarbeitbarkeit. Nur wenige Materialien erfordern die Nutzung von speziellen Schneckengeometrien. Aus verarbeitungstechnischer Sicht stellen Biokunststoffe beim Spritzgießen eine interessante Alternative zu erdölbasierten Kunststoffen dar und haben das Potenzial, diese zu substituieren. Die Prozess- und Werkzeugparameter müssen lediglich an den Biokunststoff als neuen Werkstoff angepasst werden – exakt so wie auch bei der Umstellung von einem petrochemischen auf einen anderen petrochemischen Polymerwerkstoff.